路基路面强度指标检测

路基路面强度指标检测一、路基路面回弹弯沉检测一）概述国内外普遍采用回弹弯沉值来表示路基路面的承载能力，回弹弯沉值越大，承载能力越小，反之则越大。通常所说的回弹弯沉值是指标准后轴载双轮组轮隙中心处的最大回弹弯沉值。在路表测试的回弹弯沉值可以反映路基、路面的综合承载能力。回弹弯沉值在我国已广泛使用且有很多的经验及研究成果，它不仅用于路面结构的设计中（设计回弹弯沉）；用于施工控制及施工验收中（竣工验收弯沉值）；同时还用在旧路补强设计中，是公路工程的一个基本参数，所以正确的测试具有重要的意义。弯沉是指在规定的标准轴载作用下，路基或路面表面轮隙中心位置产生的总垂直变形（总弯沉）或垂直回弹变形值（回弹弯沉），以0．01mm为单位。设计弯沉值是根据设计年限内一个车道上预测通过的累计当量轴次、公路等级、面层和基层类型而确定的路面弯沉设计值。竣工验收弯沉值是检验路面是否达到设计要求的指标之一。当路面厚度计算以设计弯沉值为控制指标时，则验收弯沉值应小于或等于设计弯沉值；当厚度计算以层底拉应力为控制指标时，应根据拉应力计算所得的结构厚度，重新计算路面弯沉值，该弯沉值即为竣工验收弯沉值。弯沉值的测试方法较多，目前用的最多的是贝克曼梁法，在我国已有成熟的经验，但由于其测试速度等因素的限制，各国都对快速连续或动态测定进行了研究，现在用得比较普遍的有法国洛克鲁瓦式自动弯沉仪，丹麦等国家发明并几经改进形成的落锤式弯沉仪（FWD），美国的振动弯沉仪等。二）贝克曼梁测定路基路面回弹弯沉1．试验目的和适用范围（1）本方法适用于测定各类路基、路面的回弹弯沉，用以评定其整体承载能力，可供路面结构设计使用。（2）本方法测定的路基、柔性路面的回弹弯沉值可供交工和竣工验收使用。（3）本方法测定的路面回弹弯沉可为公路养护管理部门制定养路修路计划提供依据。（4）沥青路面的弯沉以标准温度20℃时为准，在其他温度（超过20土2℃范围）测试时，对厚度大于5cm的沥青路面，弯沉值应予温度修正。2．仪具与材料（1）测试车：双轴：后轴双侧4轮的载重车，其标准轴荷载、轮胎尺寸、轮胎间隙及轮胎气压等主要参数应符合要求。测试车可根据需要按公路等级选择，高速公路，一级及二级公路应采用后轴100kN的BZZ-100；其他等级公路也可采用后轴60kN的BZZ-60。（2）路面弯沉仪：由贝克曼梁、百分表及表架组成，贝克曼梁由铝合金制成，上有水准泡，其前臂（接触路面）与后臂（装百分表）长度比为2:1。弯沉仪长度有两种：一种长3.6m，前后臂分别为2.4m和1.2m；另一种加长的弯沉仪长5.4m，前后臂分别为3.6m和1.8m。当在半刚性基层沥青路面或水泥混凝土路面上测定时，宜采用长度为5.4m的贝克曼梁弯沉仪、并采用BZZ-100标准车；弯沉值采用百分表量得，也可用自动记录装置进行测量。（3）接触式路面温度计：端部为平头，分度不大于1℃。（4）其它：皮尺、口哨、白油漆或粉笔、指挥旗等。3．试验方法与步骤1）试验前准备工作（1）检查并保持测定用标准车的车况及刹车性能良好，轮胎内胎符合规定充气压力。（2）向汽车车槽中装载（铁块或集料），并用地中衡称量后轴总质量，符合要求的轴重规定，汽车行驶及测定过程中，轴重不得变化。（3）测定轮胎接地面积；在平整光滑的硬质路面上用千斤顶将汽车后轴顶起，在轮胎下方铺一张新的复写纸，轻轻落下千斤顶，即在方格纸上印上轮胎印痕，用求积仪或数方格的方法测算轮胎接地面积、精确至0.1cm2。（4）检查弯沉仪百分表测量灵敏情况。（5）当在浙青路面上测定时，用路表温度计测定试验时气温及路表温度（一天中气温不断变化，应随时测定），并通过气象台了解前5d的平均气温（日最高气温与最低气温的平均值）。（6）记录沥青路面修建或改建时材料、结构、厚度、施工及养护等情况。2）测试步骤（1）在测试路段布置测点，其距离随测试需要而定，测点应在路面行车车道的轮迹带上，并用白油漆或粉笔划上标记。（2）将试验车后轮轮隙对准测点后约3~5cm处的位置上。（3）将弯沉仪插入汽车后轮之间的缝隙处，与汽车方向一致，梁臂不得碰到轮胎，弯沉仪测头置于测点上（轮隙中心前方3~5m处），并安装百分表于弯沉仪的测定杆上，百分表调零，用手指轻轻叩打弯沉仪，检查百分表是否稳定回零。弯沉仪可以是单侧测定，也可以双侧同时测定。（4）测定者吹哨发令指挥汽车缓缓前进，百分表随路面变形的增加而持续向前转动。当表针转动到最大值时，迅速读取初读数L1。汽车仍在继续前进，表针反向回转：待汽车驶出弯沉影响半径（3m以上）后，吹口哨或挥动红旗指挥停车。待表针回转稳定后读取终读数L2。汽车前进的速度宜为5km/h左右。4．弯沉仪的支点变形修正（1）当采用长度为3.6m的弯沉仪对半刚性基层沥青路面、水泥混凝土路面等进行弯沉测定时，有可能引起弯沉仪支座处变形，因此测定时应检验支点有无变形。此时应用另一台检验用的弯沉仪安装在测定用的弯沉仪的后方，其测点架于测定用弯沉仪的支点旁。当汽车开出时，同时测定两台弯沉仪的弯沉读数，如检验用弯沉仪百分表有读数，即应该记录并进行支点变形修正。当在同一结构层上测定时，可在不同的位置测定5次，求平均值，以后每次测定时以此作为修正值。（2）当采用长5．4m的弯沉仪测定时，可不进行支点变形修正。5．结果计算及温度修正1）路面测点的回弹弯沉值：LT＝2(L1-L2)式中LT——在路面温度T时的回弹弯沉值，0.01mm；L1——车轮中心临近弯沉仪测头时百分表的最大读数，0.01mm；L2——汽车驶出弯沉影响半径后百分表的终读数，0.01mm。2）当需要进行弯沉仪支点变形修正时，路面测点的回弹弯沉值：LT＝2(L1-L2)＋6(L3-L4)式中L3——车轮中心临近弯沉仪测头时检验用弯沉仪的最大读数，0.01mm；L4——汽车驶出弯沉影响半径后检验用弯沉仪的终读数，0.01mm。3）对于沥青路面来说，弯沉强度测定是在沥青路面上进行的，而表层区域受天气影响变化较大，夏天沥青路面发软，冬天又变硬发脆。因此，如在夏天测定时，由于过硬，也会产生失真现象。所以，需要定出一个温度为测定弯沉的标准状态。路面弯沉值是以20°C为测定沥青路面弯沉值的标准状态。当沥青面层厚度小于或等于5cm时，不需要温度修正；当路面温度在20°C±2°C时，也不进行温度修正；其他情况下测定弯沉值均应进行温度修正。温度修正及回弹弯沉的计算宜按下列步骤进行。测定时的沥青层平均温度按下式计算：T＝(T25＋TM＋TE)／3式中T——测定时沥青层平均温度；T25——根据T0得出的路表下处的温度，°C；TM——根据T0得出的沥青层中间深度的温度，°C；TE——根据T0得出的沥青层底面处的温度，°C；T0——为测定时路表温度与测定前5d平均气温的平均值之和，°C；日平均气温为日最高气温与最低气温的平均值。然后由沥青层平均温度从路面弯沉温度修正系数曲线查找出沥青路面弯沉温度修正系数：L20＝LT·K式中K——温度修正系数；L20——换算为20°C的沥青路面回弹弯沉值，0.01mm；LT——测定时沥青面层内平均温度为T时的回弹弯沉值，0.01mm。弯沉代表值是弯沉测量值的上波动界限，用下式计算：LR＝L＋ZA·S式中LR——一个评定路段的代表弯沉，；L——一个评定路段内经各项修正后的各测点弯沉的平均值；S——一个评定路段内经各项修正后的全部测点弯沉的标准差；ZA——与保证率有关的系数，采用下列数值。高速、一级公路ZA＝二级公路ZA＝二级以下公路ZA＝计算平均值和标准差时，应将超出L±(2～3)S的弯沉特异值舍弃。对舍弃的弯沉值过大的点，应找出其周围界限进行处理。弯沉代表值不大于设计要求的弯沉值时得满分；大于时得零分。若在非不利季节测定时，应考虑季节影响系数。三）自动弯沉仪测定路面弯沉用自动弯沉仪在标准条件下每隔一定距离联系测试路面的总弯沉，并计算总弯沉值的平均值。以此作为尚无坑洞等严重破坏的道路验收检查及旧路面强度的评价指标，可为路面养护管理系统提供数据，经过与贝克曼梁测定值进行换算后，也可以进行路面结构设计。一）检测器具自动弯沉仪测定车：洛克鲁瓦型，由测试汽车、测量机构、数据采集系统三部分组成。测量机构安装在测试车底盘下面，测臂夹在后轴轮隙中间。汽车运行时测量机构提起，离开路面。测定车主要技术参数：测试车轴距：6.75m测臂长度：1.75～2.40m后轴荷载：100KN测定车轮对路面的压强：0.7MPa最小测试步距：4～10m测试精度：0.01mm测试速度：1.5～8.0km/h二）方法与步骤①将自动弯沉仪测定车开到待测路段的测定车道上，测点应在路面行车道的轮迹带上。②汽车到达测试地点第一测点位置后，按下列步骤放下测量机构：关闭汽车发动机；松开离合器转盘；放下测量头，测量头位于测定梁（后轴）前方的一定距离上；放下后支点，勾好把手；放下测量架，销好把手；放下导向机构；插上仪器与汽车的连接销杆或开动液压转向同步系统；检查钢丝绳一定要在离合器的槽内；启动汽车发动机，在操作键盘上按动离合器开关，竖测量机构于最前端。③开始测试时，汽车以一定速度行驶，测量头连续检测汽车后轴左右轮隙下产生的路面瞬间弯沉。通过测定梁支点的位移传感器将位移转换成电信号，并传送到数据记录器，待汽车后轮通过测量头后，显示器上显示弯沉盆或弯沉峰值，打印机输出弯沉峰值及测定距离。当第一点测定完毕后，车辆前面的牵引装置以两倍于汽车行进速度的速度把测量机构拉到测定轮前方，汽车继续行进，到达下一测点时，开始第二点测定。周而复始地向前测定，汽车在整个测试过程中应保持在规定的速度范围内稳定行驶，标准的行车速度应为3.0～4.5km/h。在标准速度下的测试步距不应大于10m。④数据采取：显示器：显示弯沉盆或弯沉峰值。打印机输出：在测定车测定工作时，应打印出测点位置和左右弯沉峰值。⑤测定结束后，汽车停止前进，按下列步骤收起测量机构：先提起导向机构；提起测量架机构；提起后支点；最后提起测量头。三）数据处理测定结果应按计算区间输出技术结果。标准计算区间为100m。数据记录在硬盘上。计算机输出计算结果，包括每个计算区间的平均总弯沉值、标准差、代表总弯沉值。计算一个评定路段的平均值、标准差、变异系数、代表总弯沉值。四）自动弯沉仪与贝克曼梁弯沉对比试验步骤针对不同地区选择某种路面结构的代表性路段，进行两种测定方法的对比试验，以便将自动弯沉仪测定的总弯沉换算成贝克曼梁测定的回弹弯沉值。测定路段长度为300～500m，并使测定的弯沉值有一定的变化幅度。对比试验步骤：①采用同一辆自动弯沉仪测定车，使测定车型、荷载大小、轮胎作用面积完全相同。②标记对比路段起点位置及每一测点的位置。③在每一标记位置用贝克曼梁法定点测定回弹弯沉。④逐点对应计算两者的相关关系，得出回归方程式LB=a+bLA。相关系数不得小于0.90。由于路面结构材料、路基状况、温度、水文条件、路面使用状况不同，对比关系也有所不同，为了提高数据的准确性，应分别情况作此项对比试验。五）检测报告内容四）落锤式弯沉仪测定路面弯沉用落锤式弯沉仪（FWD）在标准质量的重锤落下一定高度发生的冲击荷载的作用下，测定路基或路面表面所产生的瞬时变形，即测定在动态荷载作用下产生的动态弯沉及弯沉盆，由此反算路基路面各层材料的动态弹性模量，作为设计参数使用。所测结果也可用于评定道路承载能力、调查水泥混凝土路面接缝的传力效果和探查路面板下的空洞等。一）检测器具落锤式弯沉仪，简称FWD，由荷载发生装置、弯沉检测装置、运算控制系统与车辆牵引系统等组成。荷载发生装置：重锤的质量及落高根据使用目的与道路等级选择，荷载由传感器测定，如无特殊需要，重锤的质量为200±10kg，可采用产生50±2.5kN的冲击荷载。承载板宜为十字对称分开成4部分且底部固定有橡胶片的承载板，承载板直径为300mm。弯沉检测装置：由一组高精度位移传感器组成。由中心开始，隔开一定距离布设一组传感器，传感器总数为5～7个，根据需要及设备性能决定。二）评定道路承载能力的方法与步骤准备工作测定步骤三）落锤式弯沉仪与贝克曼梁弯沉仪对比试验步骤类似于上述自动